Das Auge des Prozesses

Durch die hohen Prüfgeschwindigkeiten industrieller Bildverarbeitungssysteme wird es möglich, auch in der Serienfertigung jedes Einzelstück zu prüfen. Matsushita bietet eine Reihe von Bildverarbeitungssystemen an, mit denen diese heute zunehmend geforderte hundertprozentige Serienprüfung realisiert werden kann.

Matsushita stellt seit über 20 Jahren Systeme für die industrielle Bildverarbeitung her. Zunächst ausschließlich für die Verwendung in den eigenen Werken entwickelt, entsprechen die implementierten Bildverarbeitungsalgorithmen schon seit je den Anforderungen der industriellen Praxis. Heute bietet Matsushita mit der bewährten modularen M-Serie, dem PC-basierten P400 und den aktuellen Imagecheckern der kompakten A-Serie eine breite Palette an hochleistungsfähigen und gleichzeitig preisgünstigen Bildverarbeitungssystemen an.
Breite Typenpalette
Das Bildverarbeitungssystem P400, in Deutschland entwickelt, bietet dem Anwender in der aktuellen Version 1.7 die Möglichkeit, über eine Active-X-Schnittstelle die Funktionalität des Systems durch eigene Programme zu erweitern. So kann es auch ausgefallenen Anwenderwünschen angepasst werden ? egal ob es sich um individuelle Benutzeroberflächen, oder um spezielle Datenbankanbindungen, etc. handelt. Der P400 ist auch dann erste Wahl, wenn bis zu neun Kameras an ein einzelnes Bildverarbeitungssystem angeschlossen werden sollen.
Die A-Serie besteht aus den Modellen A100 (ein Kameraeingang) und A200 (zwei Kameraeingänge). Auch sie werden ständig weiterentwickelt und stehen zwischenzeitlich in der Softwareversion 2.1 zur Verfügung. Neu in dieser Version sind unter anderem die gegenüber den Vorversionen verdreifachte Anzahl an “Checkern”, den kleinsten Prüfelementen. Im größeren Modell A200 stehen nun von allen Checkern, wie Grauwert- und Binär-Kantenfindern, Matching (Vergleich mit einem eingelernten Muster), Merkmalsfindung, etc. jeweils 96 Stück in 64 Projekten zur Verfügung.
Die Checker können wahlweise insgesamt ausgeführt werden, lassen sich in 32er-Gruppen über die digitalen Schnittstelleneingänge auswählen oder werden im sogenannten “IF-CASE”-Modus eingesetzt. Dabei werden die eigentlichen Prüfchecker in Abhängigkeit von dem Ergebnis eines vorgelagerten
“Entscheidungscheckers” ausgeführt. Als weitere Neuerungen finden sich benutzerdefinierte Bildschirmanzeigen und erweiterte Berechnungsmöglichkeiten, sowie Statistikfunktionen. Insgesamt hat sich die Funktionalität gegenüber der Vorgängerversion nochmals deutlich erhöht, so dass das System noch flexibler eingesetzt werden kann.
Ein Beispiel aus der Praxis
Betrachten wir nun eine Messaufgabe aus dem Bereich der Metallbearbeitung, wie sie in der Praxis häufig auftritt. Ein Zulieferer des Maschinenbaus stellt in großen Stückzahlen Metallbolzen her, die an einem Ende plangefräst und mit einer Gewindebohrung versehen sind. Zusätzlich ist eine Fase vorhanden. Da eine Einzelprüfung der Teile erforderlich ist, wird eine automatisierte Endkontrolle benötigt. Bei dieser ist neben einer Reihe von Maßen auch zu prüfen, ob nach dem Fräsen Grate zurückgeblieben sind und ob das Gewinde vorhanden und spanfrei ist. Wegen der einfachen Parametrisierbarkeit und den robusten Algorithmen fällt die Wahl des Prüfmittels auf die Imagechecker von Matsushita.
Um alle relevanten Merkmale erfassen zu können, müssen die Prüfteile mit drei Kameras aus verschiedenen Blickwinkeln erfasst werden. Hier bietet sich der bereits erwähnte Imagechecker A200 an, der zwei Kameraeingänge bietet. Über einen Videoswitch wird zusätzlich die dritte Kamera angeschlossen (Bild 1). Die Beleuchtung muss so eingerichtet werden, dass die jeweils betrachteten Objektkanten klar zu erkennen sind, aber gleichzeitig störende Reflexe vermieden werden. Dies ist bei metallischen, glänzenden Oberflächen meist mit etwas Aufwand verbunden. Matsushita bietet jedoch eine große Zahl unterschiedlichster Beleuchtungsquellen an, aus denen sich mit etwas Erfahrung eine geeignete Kombination zusammenstellen lässt.
Den prinzipiellen Aufbau der Prüfstation zeigt Bild 1. Auf einer Gleitschiene werden die zu untersuchenden Bolzen der Kameraanordnung zugeführt. Kamera 1 blickt schräg auf die gefräste Fläche am Ende der Teile. Mit ihr wird das Vorhandensein des Gewindes überprüft und der Bereich der Fase auf Grate untersucht (Bilder 2a, 2b). Kamera 2 steht senkrecht über der selben Fläche. Neben der Kontrolle einiger Maße wird die Gewindebohrung auf Spanfreiheit untersucht (Bild 3). Kamera 3 schließlich betrachtet die Stirnseite des Bolzens und dient der Kontrolle einer Reihe von Maßen (Bild 4).
Alle Mess- und Prüfergebnisse werden direkt im Imagechecker weiterverarbeitet, um die eingesetzte SPS zu entlasten. Aus den gefundenen Objektkanten werden die Abmessungen bestimmt und mit den zulässigen Minimal- und Maximalwerten verglichen. Gleichzeitig wird eine statistische Auswertung aller Einzeldaten durchgeführt. Hierdurch werden nicht nur die Schlechtteile gefunden, sondern es wird auch frühzeitig erkannt, wenn ein Maß sich der zulässigen Toleranzgrenze annähert. So kann durch eine rechtzeitige Nachjustierung der Werkzeuge verhindert werden, dass es überhaupt zur Produktion von Ausschuss kommt. Der Imagechecker klassifiziert jeden untersuchten Bolzen als Gutteil, Ausschuss oder nachzubearbeitendes Teil und stellt dieses Ergebnis der Anlagensteuerung zur Verfügung. Diese steuert dann entsprechend einen Greifer, der die Prüflinge in bereitstehende Sammelbehälter einsortiert.
Fazit
Die industrielle Bildverarbeitung hält mehr und mehr Einzug in die Produktionsabläufe aller Branchen. Gegenüber mechanischen Prüfmitteln hat sie den Vorteil, dass viele Objektmerkmale in einem Schritt erfasst werden können. Hierdurch wird eine sehr hohe Prüfgeschwindigkeit erreicht, die es erlaubt, von einer statistischen Chargenprüfung auf Einzelstückprüfungen überzugehen.

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